[科普中國]-星箭分離

分類

星箭分離有三種方式：

①彈射式分離。衛(wèi)星和末級火箭上均有于作用沿縱軸方向的力。用于這種方式的推動裝置一般由壓縮螺旋彈簧、彈射器和氣動作動器等構(gòu)成。優(yōu)點是無污染、可靠性高和分離沖擊載荷小，應(yīng)用廣泛。

②制動式分離。通常由末級輔助反推力火箭或利用推進(jìn)劑貯箱排出的增壓氣體產(chǎn)生的反推力，使末級火箭制動。它的優(yōu)點是在分離過程中，衛(wèi)星不會產(chǎn)生擾動運(yùn)動，入軌精度高。

③旋轉(zhuǎn)式多星分離。對稱于本級縱軸向并列安裝的兩顆或多顆衛(wèi)星，由衛(wèi)星固定端的末級分配器帶動衛(wèi)星繞本級縱軸旋轉(zhuǎn)，分離時衛(wèi)星解鎖。在軸向彈簧分離力和轉(zhuǎn)動離心力作用下，能將多顆衛(wèi)星同時分離出去。2

相關(guān)試驗衛(wèi)星和末級火箭是通過包帶壓緊若干塊夾塊連接在一起的。當(dāng)末級火箭完成工作任務(wù)后，在規(guī)定的時間末級火箭與衛(wèi)星必須分離。有的衛(wèi)星在發(fā)射過程中僅有1次星箭分離，而有的衛(wèi)星在發(fā)射過程中有2次星箭分離。第1次是第3級火箭與衛(wèi)星的分離，第2次是4級發(fā)動機(jī)(一般稱它為定點發(fā)動機(jī))與衛(wèi)星的分離。這種第2次分離，對于地球同步軌道通信衛(wèi)星并不需要。但對于地球同步軌道氣象衛(wèi)星，如果沒有第2次分離，4級發(fā)動機(jī)的空殼將與衛(wèi)星一起在軌道上運(yùn)行，它將會影響到氣象衛(wèi)星上輻射制冷器的正常工作。

星箭分離前由地面發(fā)出指令，使連接包帶的爆炸螺栓起爆，星箭解鎖系統(tǒng)解鎖，包帶松開，從而實現(xiàn)了星箭分離。

由于星箭分離是在空間的低溫和超高真空環(huán)境下以及解鎖系統(tǒng)經(jīng)過一段時間的溫度交變后進(jìn)行的，因此在衛(wèi)星、火箭與夾塊的接觸面處就可能存在超高真空條件下的冷焊問題。一旦出現(xiàn)冷焊，衛(wèi)星與火箭就有不能實現(xiàn)順利分離的可能，衛(wèi)星發(fā)射可能會失敗。所以，衛(wèi)星在發(fā)射前，星箭解鎖系統(tǒng)應(yīng)在模擬空間環(huán)境的條件下進(jìn)行解鎖試驗。我國自1988年以來，已幾次在KM3空間環(huán)境試驗設(shè)備(簡稱KM3設(shè)備)中對星箭解鎖系統(tǒng)進(jìn)行了超高真空解鎖試驗，取得了滿意的結(jié)果。

試件的吊裝由于解鎖后，上裙和下裙要分離，所以一般采用吊掛試件的方式。試件吊繩為4根尼龍繩，它們將試件吊掛在空間環(huán)境模擬室內(nèi)，在解鎖前，它們承受著試件的全部質(zhì)量；在解鎖后，最終僅承受上裙的質(zhì)量。為使試件分離后，上裙和下裙不碰撞熱沉，又用了8根尼龍繩，其中的4根上裙保護(hù)吊繩用來保護(hù)上裙，其余的4根下裙保護(hù)吊繩用來保護(hù)下裙。這些保護(hù)繩都留有足夠的余量，使試件既能自由分離，又不會與熱沉相碰，當(dāng)上裙和下裙分離后移動到保護(hù)繩拉緊時，上裙在其重力作用下返回原位置，而下裙也不會向下再運(yùn)動。

如果解鎖系統(tǒng)中沒有彈簧分離裝置，那么分離后只有下裙往下運(yùn)動，而沒有上裙往上的動作，因此，保護(hù)上裙的4根尼龍繩可以省去。 3

試件的溫度控制在解鎖分離試驗中，試件要經(jīng)過熱循環(huán)，溫度在低溫端和高溫端還要保持規(guī)定時間，低溫和高溫的范圍隨試驗不同而有所不同，一般為一60～+80℃。要控制試件在這樣的溫度范圍內(nèi)并在低溫端和高溫端保持規(guī)定的時間，不采用接觸式電加熱器加熱方法。

采用非接觸式紅外燈加熱來控制溫度是比較適宜的，如果沒有紅外燈，用普通的碘(溴)鎢燈來代替也是可以的。3

解鎖分離過程的錄像為了能及時觀察和記錄星箭解鎖分離試驗的過程，目前有兩種手段可以使用：在空間環(huán)境模擬室內(nèi)布置攝像頭，在空間環(huán)境模擬室外進(jìn)行屏幕顯示和錄像或在空間環(huán)境模擬室外通過光學(xué)玻璃窗口進(jìn)行高速攝影。3

星箭分離機(jī)構(gòu)衛(wèi)星、導(dǎo)彈彈頭和其他航天器與末級運(yùn)載火箭分離，一般采用兩種方式：一種是用彈簧或氣動作動器將衛(wèi)星、彈頭或航天器彈出；另一種是用制動火箭使末級火箭減速飛行，實現(xiàn)可靠的分離。

彈射分離機(jī)構(gòu)主要由爆炸螺栓、分離彈簧或氣動作動器組成。在火箭和導(dǎo)彈飛行過程中，衛(wèi)星、彈頭或航天器通常用爆炸螺栓與末級火箭可靠地連接在一起，分離彈簧(或氣動作動器)處于壓縮(或待發(fā))狀態(tài)。當(dāng)控制系統(tǒng)按預(yù)定程序發(fā)出分離指令時，引爆爆炸螺栓，星、箭連接切斷，同時分離彈簧(或氣動作動器)釋放出分離力，把衛(wèi)星、彈頭或其他航天器彈射出去，實現(xiàn)與末級火箭的分離。

制動火箭分離機(jī)構(gòu)主要由爆炸螺栓與反推火箭組成。爆炸螺栓的工作與前述相同，在爆炸螺栓解鎖時，點燃反推火箭。由于反推火箭產(chǎn)生推力比爆炸螺栓解鎖延遲，所以產(chǎn)生反推火箭推力時，星、箭已經(jīng)脫開。隨著反推火箭推力加大，衛(wèi)星、彈頭或其他航天器逐漸與末級火箭拉開距離，實現(xiàn)星、箭可靠分離。4